71歲時(shí)，張校長(zhǎng)開(kāi)始了奇幻之旅。退休前，他是溫州一所中學(xué)的校長(zhǎng)，但三年前的車禍損壞了第四個(gè)輕水段，四肢完全癱瘓，只能依靠輪椅。

去年1月16日，浙江大學(xué)對(duì)外宣布“雙腦計(jì)劃”重要科研成果，求是高等研究院“腦機(jī)接口”團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科合作完成國(guó)內(nèi)第一例植入式腦機(jī)接口臨床研究，志愿者利用大腦運(yùn)動(dòng)皮層信號(hào)精準(zhǔn)控制外部機(jī)械臂與機(jī)械手實(shí)現(xiàn)三維空間的運(yùn)動(dòng)。這則新聞里所說(shuō)的志愿者正是張校長(zhǎng)。2019年8月，張校長(zhǎng)成為國(guó)內(nèi)接受植入式腦機(jī)接口手術(shù)的第一人，距今已整整兩年。手術(shù)后，他頭頂?shù)幕ò装l(fā)間多了兩只褐色的“小犄角”，它們正是連接大腦運(yùn)動(dòng)皮層信號(hào)和外部世界的重要端口。在電影《阿凡達(dá)》中，受傷后以輪椅代步的青年杰克可以用意念操縱潘多拉星球上的化身。和杰克一樣，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)訓(xùn)練，張校長(zhǎng)學(xué)會(huì)了用“意念”控制外部機(jī)械臂及機(jī)械手，完成握手、喝飲料、吃油條及玩麻將游戲等動(dòng)作。最近，他又開(kāi)始學(xué)習(xí)用“意念”更自如地使用鼠標(biāo)。通過(guò)在腦中建立一個(gè)接口，就能夠暢游計(jì)算機(jī)世界，改變“現(xiàn)實(shí)”，這一切并不只是存在于科幻電影中。經(jīng)過(guò)科學(xué)界四十多年來(lái)的持續(xù)探索，曾經(jīng)科幻的腦機(jī)接口逐漸照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。目前，我國(guó)已經(jīng)將腦科學(xué)與類腦研究列入“十四五”規(guī)劃100個(gè)重大項(xiàng)目清單，腦機(jī)接口是其中一個(gè)重要的科學(xué)領(lǐng)域。通過(guò)多年的努力，我國(guó)腦機(jī)接口技術(shù)也在不斷追趕發(fā)達(dá)國(guó)家，并在某些學(xué)術(shù)領(lǐng)域與國(guó)際接軌，進(jìn)入國(guó)際第一梯隊(duì)。而來(lái)自長(zhǎng)三角的腦機(jī)接口團(tuán)隊(duì)正是其中一支重要的科技力量。

“我喜歡做實(shí)驗(yàn)”

下午3點(diǎn)，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院功能神經(jīng)外科的一間病房里，張校長(zhǎng)午休醒來(lái)，被搬上輪椅看電視，電視里正在播放動(dòng)畫片，但張校長(zhǎng)依然目不轉(zhuǎn)睛?！拔沂裁炊伎础！鼻耙欢螘r(shí)間，張校長(zhǎng)天天追看奧運(yùn)會(huì)，“我最喜歡看馬龍打乒乓。”說(shuō)到感興趣的話題，張校長(zhǎng)難得地把視線稍稍挪開(kāi)前方的電視機(jī)，看向記者。看電視是張校長(zhǎng)的一項(xiàng)重要娛樂(lè)活動(dòng)，不過(guò)，這并非他的生活常態(tài)。在過(guò)去兩年，每天下午3點(diǎn)午休醒來(lái)后，他慣例要接受腦機(jī)接口訓(xùn)練，每天的訓(xùn)練1小時(shí)左右，雷打不動(dòng)。只不過(guò)，最近受疫情影響，相關(guān)訓(xùn)練不得不暫停。去年，浙大二院的醫(yī)療團(tuán)隊(duì)利用手術(shù)機(jī)器人，將2個(gè)4毫米見(jiàn)方的陣列電極送入張校長(zhǎng)大腦皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)內(nèi)的既定位置。每個(gè)陣列電極上有100個(gè)電極針腳，每一個(gè)針腳都可能檢測(cè)到1個(gè)甚至多個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞放電，當(dāng)張校長(zhǎng)頭上的“小犄角”連接上計(jì)算機(jī)，就可以實(shí)時(shí)記錄張校長(zhǎng)大腦發(fā)出的神經(jīng)信號(hào)。完成手術(shù)只是第一步，要實(shí)現(xiàn)“意念操控”，達(dá)到“人與機(jī)械合一”的目標(biāo)需要不斷地訓(xùn)練。在訓(xùn)練中，科研團(tuán)隊(duì)需要對(duì)電極檢測(cè)范圍內(nèi)的人腦神經(jīng)電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和解碼，將不同的電信號(hào)特征與機(jī)械手臂的動(dòng)作匹配對(duì)應(yīng)，才能夠讓張校長(zhǎng)掌握如何操控機(jī)械臂與機(jī)械手。“一開(kāi)始訓(xùn)練時(shí)，張校長(zhǎng)做完一次，滿頭的汗，非常累?！闭憬髮W(xué)求是高等研究院教授許科帝介紹說(shuō)，考慮到張校長(zhǎng)年紀(jì)較大，訓(xùn)練一次時(shí)間只有10—15分鐘，然后停下來(lái)休息一會(huì)，再繼續(xù)訓(xùn)練。訓(xùn)練結(jié)束，張校長(zhǎng)可以獲得獎(jiǎng)勵(lì)——打麻將。以前張校長(zhǎng)就喜歡打麻將，為此科研團(tuán)隊(duì)特地設(shè)計(jì)了一套程序，讓他能夠通過(guò)“意念”控制鼠標(biāo)玩電腦麻將游戲。“過(guò)去經(jīng)常贏，現(xiàn)在在電腦上沒(méi)有多少贏?！闭f(shuō)起戰(zhàn)績(jī)，張校長(zhǎng)還有些不好意思。“我喜歡做實(shí)驗(yàn)?！睆埿ｉL(zhǎng)點(diǎn)點(diǎn)頭說(shuō)，最近實(shí)驗(yàn)暫停，他“有點(diǎn)想他們（科研人員）”。

朱君明（左）和張校長(zhǎng)對(duì)話。 受訪者 供圖

差距縮短

最近，張校長(zhǎng)正在學(xué)習(xí)如何用“意念”更自如地使用鼠標(biāo)，這一研究項(xiàng)目距離世界最先進(jìn)的水平已經(jīng)很接近了。2007年，朱君明跟著浙大求是高等研究院鄭筱祥團(tuán)隊(duì)一起出國(guó)考察?！昂芏鄸|西我們都從來(lái)沒(méi)有接觸過(guò)，只能匆匆看一眼，回來(lái)慢慢摸索著做?！敝炀骰貞浾f(shuō)。當(dāng)時(shí)，浙大求是高等研究院剛剛成立，成立之初就組織跨學(xué)科研究力量致力于腦機(jī)接口的研究。2006年時(shí)，研究組實(shí)現(xiàn)了植入大白鼠腦部的“動(dòng)物導(dǎo)航系統(tǒng)”，能讓大白鼠按照人的指令行走。但這樣的成果與國(guó)際先進(jìn)水平依然差距巨大。2008年，美國(guó)匹茲堡大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家已經(jīng)利用腦機(jī)接口，讓猴子用“意念”控制機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)給自己喂食。此時(shí)，朱君明一行人剛回國(guó)內(nèi)不久，準(zhǔn)備進(jìn)行猴子實(shí)驗(yàn)。直到2012年，浙大團(tuán)隊(duì)才讓猴子“建輝”利用腦機(jī)接口技術(shù)“意念”控制機(jī)械手完成“抓、握、鉤、捏”的手勢(shì)。2014年，浙大團(tuán)隊(duì)首次利用在癲癇病人顱內(nèi)植入皮層電極進(jìn)行癲癇灶定位的手術(shù)，同步并聯(lián)電極進(jìn)行解碼，實(shí)現(xiàn)意念控制機(jī)械手，并完成“石頭、剪刀、布”這一猜拳動(dòng)作。此時(shí)，美國(guó)的腦機(jī)接口設(shè)備已能讓癱瘓病人對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行操控，自己喝水、吃飯、打字與人交流?！皬淖钤绲牟罹嗫赡茉?5—20年，到后來(lái)縮短到8—10年、3—5年，我們一直在往前追趕。”有業(yè)內(nèi)人士這樣評(píng)價(jià)。中科院上海微系統(tǒng)所副所長(zhǎng)陶虎更加樂(lè)觀，他預(yù)言：腦機(jī)接口是中國(guó)最有可能迎頭趕上的高科技領(lǐng)域之一。前不久，由陶虎團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“免開(kāi)顱微創(chuàng)植入式高通量柔性腦機(jī)接口系統(tǒng)”獲得2021世界人工智能大會(huì)的SAIL大獎(jiǎng)，團(tuán)隊(duì)研究的柔性電極直徑不到0.1毫米，只需在顱骨上鉆一個(gè)直徑不到0.7毫米的小孔，就可直接插入大腦。其植入創(chuàng)傷安全性、長(zhǎng)期在體穩(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)達(dá)到甚至部分超越了馬斯克的腦機(jī)接口公司Neuralink。

陶虎團(tuán)隊(duì)研發(fā)的柔性電極。 受訪者 供圖

觸發(fā)合作

2016年，浙大團(tuán)隊(duì)參加央視《挑戰(zhàn)不可能》的節(jié)目錄制，展示用腦電波操控大白鼠按照評(píng)委設(shè)置的既定路線前進(jìn)。挑戰(zhàn)成功后，當(dāng)主持人問(wèn)起這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景時(shí)，帶隊(duì)的許科帝介紹說(shuō)，未來(lái)“漸凍人”以及一些肌肉萎縮但大腦健全的患者可以通過(guò)外部機(jī)械手、外部骨骼設(shè)備控制肢體，恢復(fù)正常生活。節(jié)目播出后，團(tuán)隊(duì)接到不少電話，都是來(lái)詢問(wèn)能不能當(dāng)研究的志愿者。一開(kāi)始，浙大團(tuán)隊(duì)還在猶豫，覺(jué)得條件不成熟，但電話一多，團(tuán)隊(duì)考慮再三，下定決心拍板研究。可以說(shuō)是一檔電視節(jié)目觸發(fā)了團(tuán)隊(duì)的研究方向。這樣的觸發(fā)也發(fā)生在研究團(tuán)隊(duì)之間。2012年，浙大二院神經(jīng)外科和浙大求是高等研究院聯(lián)合組成的腦機(jī)接口臨床轉(zhuǎn)化研究團(tuán)隊(duì)在猴子“建輝”腦中植入陣列電極，讓猴子用“意念”控制機(jī)械手。2014年，正是在猴子研究的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)在癲癇病人顱內(nèi)植入電極“意念”控制機(jī)械手，并完成“石頭、剪刀、布”這一猜拳動(dòng)作。最近，浙大二院張建民和朱君明又完成了由該腦機(jī)接口臨床轉(zhuǎn)化研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)、具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于閉環(huán)腦機(jī)接口神經(jīng)刺激器首例植入手術(shù)，這個(gè)手術(shù)相當(dāng)于在病人腦中植入了“反導(dǎo)系統(tǒng)”，很好地控制了頑固性癲癇發(fā)作。商業(yè)的力量又是另一個(gè)觸發(fā)因素。2020年10月，陳天橋雒芊芊研究院的第一個(gè)腦科學(xué)前沿實(shí)驗(yàn)室，在大型腦醫(yī)學(xué)中心華山醫(yī)院虹橋院區(qū)落成投入使用。目前已經(jīng)在老鼠、兔子等動(dòng)物的顱內(nèi)植入超薄、超柔、高通量神經(jīng)信號(hào)采集器件。陳天橋也準(zhǔn)備向陶虎團(tuán)隊(duì)投入數(shù)千萬(wàn)元人民幣的天使輪支持，用以開(kāi)發(fā)侵入式柔性腦機(jī)接口的研究。陳天橋在接受媒體采訪時(shí)表態(tài)：“只要錢花得有目的，即使很快花完，我也愿意源源不斷提供支持。”陶虎團(tuán)隊(duì)還擁有一個(gè)龐大的志愿者團(tuán)隊(duì)。“每周，甚至每天，都有人來(lái)問(wèn)我能不能做腦機(jī)接口志愿者。了解到病人的情況，我們某種程度上內(nèi)心也很焦急，希望能夠在確保安全合規(guī)的前提下，盡快地應(yīng)用到臨床上，切實(shí)地為病人解決問(wèn)題?！碧栈⒄f(shuō)。電影《阿凡達(dá)》中曾想象，在潘多拉星球上，當(dāng)所有生命都緊密地聯(lián)系在一起時(shí)，會(huì)誕生一種前所未有的智慧。現(xiàn)在，當(dāng)學(xué)、研、醫(yī)、產(chǎn)、人各方面因素聯(lián)系在一起時(shí)，一個(gè)互聯(lián)互通的新時(shí)代似乎正在走來(lái)。

欄目主編：孔令君 文字編輯：孔令君 題圖來(lái)源：受訪者 供圖

題圖：浙大吳朝暉校長(zhǎng)和張校長(zhǎng)腦電控制的機(jī)械手“握手”

來(lái)源：作者：陳抒怡